FUCHS EUROPESCHMIERSTOFFE GMBH
Einsatzbereiche fürHochleistungsschmierstoffe undAnforderungen an die Produkte
Dr. Gunther Kraft, FUCHS EUROPE SCHMIERSTOFFE GMBH
Bioschmierstoff KongressOberhausen – 5./6. Juni 2012
Der Schmierstoffabsatz in Deutschland liegt bei etwa 1 Mio. t/a
Der Anteil „umweltverträglicher Schmierstoffe“ wird in verschiedenen Studienauf etwa 46.500 t geschätzt (ca. 5%) – Tendenz gleichbleibend
Volumenmäßig dominieren dabei Verlustschmierstoffe und Hydrauliköle
Bio-Hydrauliköl geht überwiegend in die Mobilhydraulik (Verlustrisiko)
Absatzmenge an Bio-Schmierstoffen liegt Europa-weit bei ca. 100.000 t/a
Aus technischer Sicht wird das EU-Marktpotenzial für biogeneSchmier- und Verfahrensstoffe bei etwa 1,5 Mio. t/a angenommen
Die Umweltverträglichkeit bezieht sich bei diesen Zahlen aufschnelle biologische Abbaubarkeit und geringe Toxizität
Seit einigen Jahren wird die Produktgruppe „Bio-Schmierstoffe“zunehmend auch unter erweitertem Blickwinkel betrachtet:„Bio“ im Sinne des Einsatzes nachwachsender Rohstoffe.
Einige Zahlen vom Bio-Markt
→
nichtwasser-
gefährdend
bio-basiert
schnellbiologischabbaubar
Ökobilanz
Nachhaltigkeit
Bio-Schmierstoff
EUUmwelt-zeichen
Was heißt überhaupt "umweltverträglich"?
→→
Umweltverträgliche Schmierstoffe: Produkt-Historie
Die PLANTO ENVIRO-Produkte …… sind mit dem EU-Umweltzeichen ausgezeichnet… zeichnen sich demnach durch „geringfügige Schädigung von Wasser und
Boden bei der Anwendung, verringerte CO2-Emissionen“ aus… sind teilweise als nicht-wassergefährdend gemäß der deutschen
„Verwaltungsvorschrift wassergefährdende Stoffe“ (VwVwS) eingestuft.
1975 1985 1987 19911990 1994 1996 20001989 1993 2002 2003 2008ff
PLANTO TWIN:biologisch schnell
abbaubares 2-Takt-Motorenöl für
Außenbordmotoren
PLANTOTAC:biologisch schnell
abbaubaresSägekettenöl
PLANTOHYD N:biologisch schnell
abbaubaresHydraulikö l auf Basis
nativer Grundöle
PLANTOSchalungsöl:
auf Basisnativer Grundöle
PLANTOGEL N:Schmierfette auf
Basis nativerGrundöle
PLANTOCUT &PLANTOFORM:EmissionsarmeSchneid- und
Härteö le
PLANTOMOTweltweit erstes
biologisch schnellabbaubaresMotorenöl
PLANTOGEAR:biologisch schnell
abbaubaresIndustriegetriebeöl
PLANTOGEL S:Schmierfette
auf Basissynthetischer
Grundöle
PLANTOHYD S nwg:Nicht wasser-gefährdendes,synthetischesHydrauliköl
GEARMASTER ECO:biologisch schnellabbaubares Hoch-leistungsgetriebeöl
für Windkraftanlagen
PLANTO Enviro:biologisch abbaubareHydraulik-, 2-Takt- undSägekettenöle gemäß
EU Umweltzeichen(EEL 2005/360/EG)
Blauer EngelUZ-64 für PLANTO
Schalungsöl
Blauer EngelUZ-48 für
PLANTOTAC N
Blauer EngelUZ-79 für
Hydraulikö lePLANTOHYD
PLANTOMOTweltweit erstes
biologisch schnellabbaubares Motorenöl
Blauer EngelUZ-64 für PLANTO
SchalungsölPLANTOGEL N:Schmierfette auf
Basis nativerGrundöle
PLANTOCUT &PLANTOFORM:EmissionsarmeSchneid- und
HärteölePLANTOSchalungsöl:
auf Basis nativerGrundöle
Blauer EngelUZ-48 für
PLANTOTAC NPLANTO TWIN:biologisch schnell
abbaubares 2-Takt-Motorenöl für
Außenbordmotoren
PLANTOTAC:biologisch schnell
abbaubaresSägekettenölPLANTOHYD N:
biologisch schnellabbaubares
Hydrauliköl auf Basisnativer Grundöle
PLANTOGEAR:biologisch schnell
abbaubaresIndustriegetriebeöl
PLANTOGEL S:Schmierfette
auf Basissynthetischer
Grundöle
PLANTO ENVIRO:biologisch abbaubare
Hydraulik-, 2-Takt- undSägekettenöle gemäß
EU Umweltzeichen(EEL 2005/360/EG)
Blauer EngelUZ-79 für
HydraulikölePLANTOHYD
Biologischabbaubares
Multifunktionsölvom Typ STOU
TITAN GT1SAE 0W-20
Premium Motorenöl,biologisch abbaubar,
auf BasisSyntheseester
TITAN GT1SAE 0W-20
Premium Motorenöl,biologisch abbaubar,
auf BasisSyntheseester
Biologischabbaubares
Multifunktionsölvom Typ STOUGEARMASTER ECO:
biologisch schnellabbaubares Hoch-leistungsgetriebeöl
für Windkraftanlagen
PLANTOHYD S nwg:Nicht wasser-gefährdendes,synthetisches
Hydrauliköl
→
Marktverfügbare Bio-Hochleistungsschmierstoffe
Biologisch schnell abbaubar, großer Anteil nachwachsenderRohstoffe (Syntheseester), toxikologisch unbedenklich,teilweise nicht wassergefährdend Beispiele:
Nicht wassergefährdende Bio-Hydrauliköle mit Umwelt-zeichen „Blauer Engel“ oder Europäischem UmweltzeichenNicht wassergefährdende Universalöle für den Einsatz inWerkzeugmaschinen (spanende Metallbearbeitung)Biologisch schnell abbaubare, besonderskraftstoffsparende Hochleistungs-MotorenöleBiologisch schnell abbaubare Hochleistungs-Getriebeölefür den Einsatz in modernen Windenergieanlagen
Aus technischer Sicht könnten mehr als 90% allerSchmierstoffe „umweltverträglich“ sein – es ist eineAbwägung von Leistungsanforderungen Umweltverträglichkeit Kosten.
→
Geschmierte Bauelemente in Windenergieanlage
1
23 4
5
6
78
Antrieb Blattverstellung(Pitch Drive)
Drehkranz/Azimutlagerung
HydrauliksystemGenerator-Lager
Kupplung HauptgetriebeRotorwellenlager Nachführgetriebe
Umweltverträgliche Schmierstoffe
FERROFORM ECO LOCCSchnellrostlöser
gleitmo WSP 5040Schrauben/Montagehilfe
PLANTOSYN-ReiheHydrauliksystem
CEPLATTYN ECO 300 Plus
STABYL EOS E 2
gleitmo 585 KAzimutlagerungZahnkranz
STABYL EOS E 2
gleitmo 585 KAzimutlagerungWälzlager
GEARMASTER ECO 220Nachführgetriebe(Azimut)
URETHYN XHD 2
URETHYN E/M 2Generatoren-Lager
GEARMASTER ECO 320Hauptgetriebe
STABYL EOS E 2
gleitmo 585 KKupplung
STABYL EOS E 2Rotorlagerung
CEPLATTYN ECO 300 Plus
STABYL EOS E 2
gleitmo 585 KBlattverstellung:Zahnkranz
STABYL EOS E 2
gleitmo 585 KBlattverstellung(Pitch): Wälzlager
Umweltverträgliche Schmierstoffe
FERROFORM ECO LOCCSchnellrostlöser
gleitmo WSP 5040Schrauben/Montagehilfe
PLANTOSYN-ReiheHydrauliksystem
CEPLATTYN ECO 300 Plus
STABYL EOS E 2
gleitmo 585 KAzimutlagerungZahnkranz
STABYL EOS E 2
gleitmo 585 KAzimutlagerungWälzlager
GEARMASTER ECO 220Nachführgetriebe(Azimut)
URETHYN XHD 2
URETHYN E/M 2Generatoren-Lager
GEARMASTER ECO 320Hauptgetriebe
STABYL EOS E 2
gleitmo 585 KKupplung
STABYL EOS E 2Rotorlagerung
CEPLATTYN ECO 300 Plus
STABYL EOS E 2
gleitmo 585 KBlattverstellung:Zahnkranz
STABYL EOS E 2
gleitmo 585 KBlattverstellung(Pitch): Wälzlager
Gestiegene Anforderungen an Getriebeöle für den Einsatz in Getrieben derWindkraftanlagen durch gesteigerte Leistung bei kompakterer Bauweise
Auswahl der eingesetzten Öle wird durch sehr umfangreiche Spezifikationen derGetriebehersteller eingeschränkt, da das Getriebeöl mitentscheidend ist für dieLebensdauer von Getrieben ("Konstruktionselement Schmierstoff")
"Graufleckigkeit" ist ein weit verbreitetes Problem, dasoberflächennahe Materialermüdung anzeigt; in fort-geschrittenem Ermüdungszustand entstehen "Grübchen",schließlich unzulässiger Verschleiß der Zahnräder
Verlagerung der Probleme mehr und mehr in den Bereichder (mitgeschmierten) Wälzlager
Um die Schadenshäufigkeit auf ein Minimum zu reduzieren, wird ein hoherAufwand zur störungsfreien Schmierung von Windkraftgetrieben betrieben.Dazu gehören
Das Getriebeöl selbstDie Ölreinheit durch Feinfiltrierung während des BetriebesKühlersysteme zur Temperaturbegrenzung auf max. etwa 55 - 60 °CÖlzustandssysteme (Online-Überwachung)
Das heißt für den Schmierstoffhersteller: testen, messen, prüfen.
Windenergieanlagen: Schmierstoffe für die Getriebe
Spezifikation eines Getriebeöles für Windenergieanlagen
… und vieles mehr.
Parameter DIN/ISO Anforderung
Basisöl synth. Ester, Polyglykole,synth. Kohlenwasserstoffe
Viskositätsklasse DIN 51 519 ISO VG 320 (ISO VG 220/460)
Viskositätsindex DIN ISO 2909 > 150
Pourpoint DIN ISO 3016 < -30 °C
FZG A/8.3/90 DIN 51 350-2 > 12
FZG A/16.6/120 12
FE 8 Wälzlagertest DIN 51 819 < 30 mg Verschleiß nach 80h
Graufleckentest FVA 54 GfT hoch 10 bei 60° und 90°C
Biol. Abbaubarkeit > 60%OECD 301
Hochleistungs-Bioschmierstoffe in WEA – einigeKenndaten
Getriebeöl auf Basis Synthese-Ester, Anteil nachwachsender Rohstoffe: 90%Biologische Abbaubarkeit reduziert Aufwendungen im LeckagefallMischbar und verträglich mit Mineralöl, gute MaterialverträglichkeitFresstragfähigkeit bietet Schutz bei normalen und erhöhten BelastungenGraufleckentragfähigkeit schützt vor frühzeitigen ErmüdungsausfällenHervorragende oxidative und thermische StabilitätHohes Reinigungsvermögen, sehr gute FiltrierbarkeitFreigaben und Referenzen durch Getriebehersteller, u.a. :Bosch Rexroth, Chonqging, Chongchi, Flender, Moventas, Winergy.
MineralölHLP46
EsterölHLPE
46 (HEES)
MineralölCLP320
PAOCLPHC
320
EsterölCLPE
320
Viskosität 40 °C100 °C
467
479
32024
32034
32037
Viskositätsindex 100 185 95 150 165
Flammpunkt °C 200 290 235 260 270
Pourpoint °C -20 -40 -18 -40 -45
Temperatur-Einsatzbereich °C
-15 bisca. 90
-35 bisca. 110
-15 bisca. 100
-35 bisca. 110
-40 bisca. 120
Schmierstoffe in WEA bis 2,5 MW (> 5 MW):Hauptschmierstellen
Komponente Schmierstoff Füllmenge Nachschmier-/Wechselfrist
Hauptgetriebe Getriebeöl 100 – 500 l(800 -1000)
24 - 48 Mon.
Nachführgetriebe Getriebeöl 5- 25 l 36 – 48 Mon.
Hydrauliksysteme– Blattverstellung– Bremse
Hydrauliköl 5 – 50 l 36 – 60 Mon.
Hauptlager Schmierfett(Hochlast)
nachVorschrift*)
ca. 6 Mon.
Generatorlager Schmierfett nachVorschrift*)
ca. 6 Mon.
Azimutlagerung– Zahnkranz_ Wälzlager
HaftschmiereSchmierfett
nachVorschrift*)
ca. 6 Mon.ca. 6 Mon.
WälzlagerBlattverstellung
Schmierfett nachVorschrift*)
ca. 6 Mon.
*) Großanlagen mit 3 – 6 MW Leistungbenötigen für die Erstausrüstung eineSchmierfettmenge zwischen 150 bis 200kg; der durchschnittliche Jahresbedarf liegtbei etwa 100 bis 150 kg.
Borkum Riffgrund
Die neue Herausforderung: Windenergieanlagen in derNordsee
In Hinsicht auf Versicherungs-schutz gibt es bei OffshoreWindenergieanlagen bislangkaum Erfahrungen.Entsprechend groß ist der Druckder Versicherungsgesellschaften,dass jede technische Komponentedem optimalen Stand der Technikentspricht.
2 – 1813125525 / 25WindparkNordergründe
22 – 3215 – 801350580 / 270Meerwind
26 – 3990aktuell 400580 / 508Hochsee-ParkNordsee
23 – 40861206 – 20103 – 587 / 402NördlicherGrund
Wassertiefe
[m]
Entfernungzur Küste
[km]
Gesamt-leistung
[MW]
Leistung
[MW]
Anzahl1. Phase /Endausbau
29 – 3350aktuell 2803,580 / 458Borkum Riff-grund West
23 – 2934aktuell 231377 / 180BorkumRiffgrund
39 – 4189aktuell 400580 / 320BARDOffshore I
20 – 25364003,5 – 580 / 80AmrumbankWest
28 – 30431040512 / 208BorkumWest(AlphaVentus)
2 – 1813125525 / 25WindparkNordergründe
22 – 3215 – 801350580 / 270Meerwind
26 – 3990aktuell 400580 / 508Hochsee-ParkNordsee
23 – 40861206 – 20103 – 587 / 402NördlicherGrund
Wassertiefe
[m]
Entfernungzur Küste
[km]
Gesamt-leistung
[MW]
Leistung
[MW]
Anzahl1. Phase /Endausbau
29 – 3350aktuell 2803,580 / 458Borkum Riff-grund West
23 – 2934aktuell 231377 / 180BorkumRiffgrund
39 – 4189aktuell 400580 / 320BARDOffshore I
20 – 25364003,5 – 580 / 80AmrumbankWest
28 – 30431040512 / 208BorkumWest(AlphaVentus)
Was heißt das für den Schmierstoffhersteller?
Die Leistungsanforderungen wachsen weiter;die erste Anlage mit 7 MW wird derzeit errichtetOff-shore werden die Forderungen nach längerenWartungsintervallen und Ölwechselfristen deutlich steigenBisher vermiedene Kaltstandorte werden systematisch erschlossen
Auch das Konstruktionselement "Schmierstoff" muss an diesteigenden Anforderungen angepasst werden.
Foto: VestasWEA in Tarifa/Spanien
Borkum Riffgrund
Zukunft für Bioschmierstoffe in WEA
Mehr als 12.000 Windmühlen drehten sich zur Hoch-Zeitder Mühlenkultur in Deutschland, damals zur Versorgungder Bevölkerung mit gemahlenem Korn
Mehr als 21.000 moderne Windmühlen drehen sich bereits heutein Deutschland, um einen Beitrag zur regenerativenStromerzeugung zu leisten – und können damit denJahresbedarf von mehr als 13 Mio. Haushalten decken
Hochleistungs-Bioschmierstoffe auf Basis nachwachsenderRohstoffe können einen zusätzlichen Beitrag zurUmweltverträglichkeit leisten: durch geringe Toxizität,gute Abbaubarkeit und Energieeffizienz
Trotz zunehmender Erschließung von umweltsensiblenBereichen besteht derzeit keine Verpflichtung, Schmierstoffenach Gesichtspunkten des Umweltschutzes auszuwählen
Der Wettbewerb mit konventionellen Schmierstoffen erfolgtnur über Leistungsfähigkeit und Preis – eine andauerndeHerausforderung.
Zusammenfassung und Ausblick
• Technische Leistungsfähigkeit, Umweltverträglichkeit undNachhaltigkeit von Schmierstoffen können gleichzeitig erreicht werden
• Aus technischer Sicht können mehr als 90% allerSchmierstoffe biologisch schnell abbaubar formuliert werden
• Dies ist derzeit aber, zum Teil wegen der geringenMarktdurchdringung, mit höheren Kosten verbunden(vor allem bei Produkten auf Basis von Syntheseestern)
• Bei der Umölung von Mineralölprodukten fallen zusätzliche Kosten an
• Das EU-Umweltzeichen kann eine gute Ausgangspositionfür eine weitere Marktdurchdringung bilden
• Markteinführungsprogramme oder Richtlinien zum Umgang mitSchmierstoffen in umweltsensiblen Bereichen sind Instrumentezur Erhöhung des Marktanteils von Bio-Schmierstoffen.
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68169 Mannheim
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